Optokapleri, koji povezuju strujne krugove koristeći optičke signale kao medij, element su aktivan u područjima gdje je visoka preciznost neophodna, kao što su akustika, medicina i industrija, zbog svoje visoke svestranosti i pouzdanosti, kao što su trajnost i izolacija.
Ali kada i pod kojim okolnostima optokapler radi i koji je princip iza njega?Ili kada zapravo koristite fotokapler u vlastitom radu s elektronikom, možda nećete znati kako ga odabrati i koristiti.Budući da se optocoupler često brka s "fototranzistorom" i "fotodiodom".Stoga ćemo u ovom članku predstaviti što je fotokapler.
Što je fotokapler?
Optocoupler je elektronička komponenta čija je etimologija optička
spojnica, što znači "spoj sa svjetlom".Ponekad poznat i kao optički sprežnik, optički izolator, optička izolacija, itd. Sastoji se od elementa koji emitira svjetlost i elementa za primanje svjetla te povezuje krug ulazne strane i krug izlazne strane putem optičkog signala.Ne postoji električna veza između ovih krugova, drugim riječima, u stanju izolacije.Stoga je veza sklopa između ulaza i izlaza odvojena i prenosi se samo signal.Sigurno povežite strujne krugove sa značajno različitim razinama ulaznog i izlaznog napona, s visokonaponskom izolacijom između ulaza i izlaza.
Osim toga, odašiljanjem ili blokiranjem ovog svjetlosnog signala, on djeluje kao prekidač.Detaljan princip i mehanizam bit će objašnjeni kasnije, ali svjetlosni element fotokaplera je LED (svjetleća dioda).
Od 1960-ih do 1970-ih, kada su LED diode izumljene i kada je njihov tehnološki napredak bio značajan,optoelektronikapostao bum.U to vrijeme razneoptički uređajisu izumljeni, a fotoelektrična spojnica je bila jedna od njih.Nakon toga, optoelektronika je brzo prodrla u naše živote.
① Princip/mehanizam
Načelo optokaplera je da element koji emitira svjetlost pretvara ulazni električni signal u svjetlost, a element za primanje svjetlosti prenosi svjetlosni povratni električni signal u krug izlazne strane.Element koji emitira svjetlost i element za primanje svjetlosti nalaze se na unutarnjoj strani bloka vanjske svjetlosti, a dva su nasuprot drugome kako bi prenosili svjetlost.
Poluvodič koji se koristi u elementima koji emitiraju svjetlost je LED (dioda koja emitira svjetlost).S druge strane, postoje mnoge vrste poluvodiča koji se koriste u uređajima za primanje svjetlosti, ovisno o okruženju uporabe, vanjskoj veličini, cijeni itd., ali općenito se najčešće koristi fototranzistor.
Kada ne rade, fototranzistori prenose malo struje kao obični poluvodiči.Kada svjetlo tamo upadne, fototranzistor stvara fotoelektromotornu silu na površini poluvodiča P-tipa i poluvodiča N-tipa, rupe u poluvodiču N-tipa teku u p područje, slobodni elektron poluvodiča u p području teče u područje n, i struja će teći.
Fototranzistori nisu tako osjetljivi kao fotodiode, ali također imaju učinak pojačavanja izlaza na stotine do 1000 puta više od ulaznog signala (zbog unutarnjeg električnog polja).Stoga su dovoljno osjetljivi da uhvate i slabe signale, što je prednost.
Zapravo, "blokator svjetla" koji vidimo je elektronički uređaj s istim principom i mehanizmom.
Međutim, svjetlosni prekidi obično se koriste kao senzori i svoju ulogu obavljaju prolazeći objekt koji blokira svjetlo između elementa koji emitira svjetlo i elementa koji prima svjetlo.Na primjer, može se koristiti za otkrivanje kovanica i novčanica u automatima i bankomatima.
② Značajke
Budući da optički sprežnik prenosi signale kroz svjetlo, izolacija između ulazne i izlazne strane je glavna značajka.Na visoku izolaciju ne može lako utjecati buka, ali također sprječava slučajni protok struje između susjednih strujnih krugova, što je izuzetno učinkovito u smislu sigurnosti.A sama struktura je relativno jednostavna i razumna.
Zbog svoje duge povijesti, bogat izbor proizvoda raznih proizvođača također je jedinstvena prednost optokaplera.Budući da nema fizičkog kontakta, trošenje između dijelova je malo, a vijek trajanja duži.S druge strane, postoje i karakteristike da je svjetlosna učinkovitost lako fluktuirana, jer će LED polako propadati s vremenom i promjenama temperature.
Pogotovo kada unutarnja komponenta prozirne plastike dugo vremena postane mutna, ne može biti jako dobro osvijetljena.Međutim, u svakom slučaju, životni vijek je predug u usporedbi s kontaktnim kontaktom mehaničkog kontakta.
Fototranzistori su općenito sporiji od fotodioda, pa se ne koriste za brze komunikacije.Međutim, to nije nedostatak, jer neke komponente imaju krugove pojačanja na izlaznoj strani za povećanje brzine.Zapravo, ne moraju svi elektronički sklopovi povećavati brzinu.
③ Upotreba
Fotoelektrične spojniceuglavnom se koriste za prebacivanje.Krug će se napajati uključivanjem prekidača, ali sa stajališta gore navedenih karakteristika, posebno izolacije i dugog vijeka trajanja, dobro je prilagođen scenarijima koji zahtijevaju visoku pouzdanost.Na primjer, buka je neprijatelj medicinske elektronike i audio opreme/komunikacijske opreme.
Također se koristi u sustavima motornog pogona.Razlog za motor je taj što brzinu kontrolira pretvarač dok se pokreće, ali stvara buku zbog velikog izlaza.Ova buka ne samo da će uzrokovati kvar samog motora, već će i strujati kroz "zemlju" utječući na periferne uređaje.Konkretno, oprema s dugim ožičenjem lako je pokupiti ovu visoku izlaznu buku, pa ako se dogodi u tvornici, prouzročit će velike gubitke, a ponekad i ozbiljne nesreće.Korištenjem visoko izoliranih optokaplera za prebacivanje, utjecaj na druge sklopove i uređaje može se svesti na minimum.
Drugo, kako odabrati i koristiti optokaplere
Kako koristiti pravi optički sprežnik za primjenu u dizajnu proizvoda?Sljedeći inženjeri za razvoj mikrokontrolera objasnit će vam kako odabrati i koristiti optokaplere.
① Uvijek otvoren i uvijek zatvoren
Postoje dvije vrste fotospojnika: tip kod kojeg je prekidač isključen (isključen) kada nema napona, tip kod kojeg je prekidač uključen (isključen) kada je doveden napon i tip kod kojeg je prekidač uključuje se kada nema napona.Uključite i isključite kada je napon doveden.
Prvi se naziva normalno otvoren, a drugi normalno zatvoren.Kako odabrati, prvo ovisi o vrsti sklopa koji vam je potreban.
② Provjerite izlaznu struju i primijenjeni napon
Fotokapleri imaju svojstvo pojačavanja signala, ali ne prolaze uvijek kroz napon i struju po volji.Naravno, nazivno je, ali napon se treba primijeniti s ulazne strane prema željenoj izlaznoj struji.
Ako pogledamo tehnički list proizvoda, možemo vidjeti dijagram na kojem je okomita os izlazna struja (struja kolektora), a vodoravna os ulazni napon (napon kolektor-emiter).Struja kolektora varira ovisno o intenzitetu LED svjetla, stoga primijenite napon prema željenoj izlaznoj struji.
Međutim, možda mislite da je ovdje izračunata izlazna struja iznenađujuće mala.Ovo je trenutna vrijednost koja se još uvijek može pouzdano prikazati nakon uzimanja u obzir propadanja LED-a tijekom vremena, tako da je manja od maksimalne ocjene.
Naprotiv, postoje slučajevi gdje izlazna struja nije velika.Stoga, kada birate optocoupler, svakako pažljivo provjerite "izlaznu struju" i odaberite proizvod koji joj odgovara.
③ Maksimalna struja
Maksimalna struja vodljivosti je maksimalna vrijednost struje koju optički sprežnik može izdržati tijekom vodljivosti.Opet, prije kupnje moramo biti sigurni da znamo koliki je učinak projektu potreban i koliki je ulazni napon.Uvjerite se da maksimalna vrijednost i korištena struja nisu ograničenja, već da postoji određena margina.
④ Ispravno postavite fotokaparler
Nakon što smo odabrali pravi optocoupler, upotrijebimo ga u stvarnom projektu.Sama instalacija je jednostavna, samo spojite priključke spojene na svaki krug ulazne strane i krug izlazne strane.Međutim, treba paziti da ne pogrešno usmjerite ulaznu i izlaznu stranu.Stoga također morate provjeriti simbole u podatkovnoj tablici, tako da nakon crtanja PCB ploče ne otkrijete da je stopa fotoelektrične spojnice pogrešna.
Vrijeme objave: 29. srpnja 2023